多維鞍結分岔及其在電壓穩(wěn)定研究中的應用.pdf

1、隨著可再生能源發(fā)電大規(guī)模接入電網，各種復雜多變的電力負荷和控制裝置投入運行，電力系統的運行狀態(tài)變得越來越復雜，并且由于備用容量不足、環(huán)保要求等原因，使得電網越來越接近于穩(wěn)定運行極限，系統的穩(wěn)定問題變得越來越突出。因此，對于系統運行穩(wěn)定性分析的要求就更加迫切。電壓穩(wěn)定分析是電力系統穩(wěn)定分析的一個重要方面，傳統的電壓穩(wěn)定分析是以節(jié)點電壓方程為基礎的，因為其網絡方程簡單，物理意義明確等特點而一直沿用至今。但是由于節(jié)點電壓之間的相互關聯性，很難

2、得到平衡解曲線的顯式表達式，也就無法直觀得到電壓穩(wěn)定的邊界條件，并利用其對系統運行的穩(wěn)定性進行分析。因此，需要提出新的方法來更加全面、深刻地揭示系統運行的特性。用于研究非線性系統的分岔理論為我們提供了一種解決上述問題的途徑。
　　本論文通過引入支路電流完成了電力系統平衡解曲線的顯式表達，應用分岔理論對一維及多維和滿維鞍結分岔點及其特征值分析、負荷優(yōu)化調整和電壓崩潰評估等問題進行研究。主要研究內容可概括為以下幾個方面：
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3、、在傳統電力網絡方程的基礎上將支路電流和節(jié)點電壓作為變量形成了混合的電力網絡方程，進而提出了由支路電流和節(jié)點功率表示的節(jié)點電壓的平衡解曲線顯式表達式以及潮流方程的可解性條件（即不穩(wěn)定圓），同時研究了退化節(jié)點以及不同負荷模型對方程解的數量帶來的影響。
　　2、由平衡解曲線推導出電力網絡鞍結分岔特征方程，即鞍結分岔點的邊界條件，并進行雅可比矩陣的特征值分析，證明其鞍結分岔點的特性。進而提出一維、n維和滿維鞍結分岔點，證明滿維鞍結分岔點

4、是最近的鞍結分岔點，代表了電力系統靜態(tài)電壓穩(wěn)定的邊界。
　　3、應用提出的混合電力網絡方程對系統無功優(yōu)化進行研究。建立以支路電流表達的網損最小優(yōu)化目標和無功、電壓等約束條件的優(yōu)化模型，為降低問題求解的復雜度和方程組的維數，對形成的增廣拉格朗日函數進行分解，分解為兩個子問題，其中一個采用Kuhn-Tucker條件求解，而另外一個是線性方程組，以提高計算效率。
　　4、PQ-PV節(jié)點相互轉換過程中涉及的主要研究內容是判斷先發(fā)生了

5、鞍結分岔還是極限誘導分岔，本文基于平衡解曲線中解的存在條件，研究節(jié)點在轉換過程中電壓穩(wěn)定的臨界點特征方程和失穩(wěn)判據，為判斷系統穩(wěn)定性提供依據。
　　5、通過對混合電力網絡方程的分析，得到靜態(tài)電壓穩(wěn)定臨界點條件，確定電壓穩(wěn)定臨界點，進而定義電壓崩潰點評估指標，代表了各節(jié)點接近鞍結分岔點的程度。應用此崩潰點評估指標，可以對鄰近鞍結分岔點的雅可比矩陣特征值進行評估和計算，分析雅可比矩陣特征值的變化規(guī)律。
　　6、最小負荷裕度代表了

6、電力系統當前運行狀態(tài)與穩(wěn)定邊界的距離。本文在分析電壓不穩(wěn)定圓的邊界條件基礎上，從幾何角度研究代表最小負荷裕度的距離方程，進而形成由電力網絡方程、鞍結分岔特征方程和最小負荷裕度距離方程組成的最小負荷裕度的求解模型。
　　7、對于重負荷下潮流計算不收斂問題，需要對系統運行參數進行調整。本文建立了以歐氏距離為優(yōu)化目標，以有功與無功功率以及電壓和鞍結分岔特征方程為約束條件的擴展拉格朗日方程，采用非線性規(guī)劃方法求解，得到節(jié)點負荷的最近調整方